Hauptseminar SS 06Thema: Unsicherheiten im Wassermanagement Dozent: Prof. M. MatthiesAutor: Nils...
-
Upload
waldeburg-abke -
Category
Documents
-
view
103 -
download
1
Transcript of Hauptseminar SS 06Thema: Unsicherheiten im Wassermanagement Dozent: Prof. M. MatthiesAutor: Nils...
Hauptseminar SS 06 Thema: Unsicherheiten im WassermanagementDozent: Prof. M. Matthies Autor: Nils Schuhmacher
1
Unsicherheiten im Wassermanagement
-Anwendung eines GIS- basierten Modells zum
Wassermanagment im Amudarja Fluss Delta
Universität OsnabrückAngewandte Systemwissenschaft: Hauptseminar SS 06
Dozent: Prof. M. MatthiesAutor: Nils Schuhmacher
Hauptseminar SS 06 Thema: Unsicherheiten im WassermanagementDozent: Prof. M. Matthies Autor: Nils Schuhmacher
2
Artikel
„Application of a GIS-based Simulation Tool to Illustrate Implications of Uncertainties for Water Management in the Amudarya River Delta“
Autoren: Maja Schlüter & Nadja Krüger
Hauptseminar SS 06 Thema: Unsicherheiten im WassermanagementDozent: Prof. M. Matthies Autor: Nils Schuhmacher
3
Überblick
1. Einleitung2. Das Amudarja Delta3. Vorstellung von TUGAI
3.1 Die Tugai Wälder3.2 Die Module von TUGAI3.3 Das HSI Modul
4. Externe Unsicherheiten abschätzen5. Diskussion und Abschluss
Hauptseminar SS 06 Thema: Unsicherheiten im WassermanagementDozent: Prof. M. Matthies Autor: Nils Schuhmacher
4
1. Einleitung
Definition von Unsicherheit : Uncertainty refers to “any deviation from the unachievable goal of completely deterministic knowledge of the relevant system” (Walker et al., 2003)Inhärente vs. Externe UnsicherheitenDer Umgang mit Unsicherheiten:
inhärente: Experten, mathematische Methodenexterne: SzenarioanalyseDas GIS- basierte Simulations Tool TUGAI soll vor allem zur Abschätzung externer Unsicherheiten dienen
Hauptseminar SS 06 Thema: Unsicherheiten im WassermanagementDozent: Prof. M. Matthies Autor: Nils Schuhmacher
5
2. Das Amurdaja Delta
Hauptseminar SS 06 Thema: Unsicherheiten im WassermanagementDozent: Prof. M. Matthies Autor: Nils Schuhmacher
6
Hauptseminar SS 06 Thema: Unsicherheiten im WassermanagementDozent: Prof. M. Matthies Autor: Nils Schuhmacher
7
2. Das Amurdaja Delta
ProblembeschreibungUnsicherheitsfaktoren bei der Wassernutzung im Amurdaja Delta:
Hauptseminar SS 06 Thema: Unsicherheiten im WassermanagementDozent: Prof. M. Matthies Autor: Nils Schuhmacher
8
3. Vorstellung von TUGAI3.1 Die Tugai Wälder
Erscheinen als Gürtel um Flüsse und Kanäle; und in regelmäßig überfluteten GebietenDie Vegetation wird charakterisiert durch hohe Toleranz für trockene Luft und nassen Boden, hohe Transpiration, Resistenz gegen Dürren und Versalzung Die Hauptbaumarten sind Pappeln (spez. Populus Euphratika), Oleaster und WeidenP. Euphratika nimmt im Ökosystem der Tugai Wälder eine zentrale Rolle ein. Daher wird u.a. anhand der Umweltanforderungen von P. Euphratica die Qualität des Habitats in TUGAI bestimmt
Hauptseminar SS 06 Thema: Unsicherheiten im WassermanagementDozent: Prof. M. Matthies Autor: Nils Schuhmacher
9
Hauptseminar SS 06 Thema: Unsicherheiten im WassermanagementDozent: Prof. M. Matthies Autor: Nils Schuhmacher
10
Hauptseminar SS 06 Thema: Unsicherheiten im WassermanagementDozent: Prof. M. Matthies Autor: Nils Schuhmacher
11
3. Vorstellung von TUGAI3.2 Übersicht der Module
Hauptseminar SS 06 Thema: Unsicherheiten im WassermanagementDozent: Prof. M. Matthies Autor: Nils Schuhmacher
12
3. Vorstellung von TUGAI3.3 Das HSI Modul
3.3.1 Einführung
Der Habitat Suitability Index (HSI) stellt eine Zahl Element [0,1] darDiese Zahl soll die Eignung eines Habitats für P. euphratica wiedergebenEr ergibt sich aus mehreren Umweltvariablen:
Wichtig: Antrophogene Einflussfaktoren werden bei der Berechnung des HSI nicht berücksichtigt !!!
Hauptseminar SS 06 Thema: Unsicherheiten im WassermanagementDozent: Prof. M. Matthies Autor: Nils Schuhmacher
13
3. Vorstellung von TUGAI3.3 Das HSI Modul
3.3.2 Das Modell
Räumliche und zeitliche Auflösung:GIS Map mit Gridzellen von 300m*300m und einer jährlichen Berechnung des HSI für jede Zelle.
Berechnung des HSI:Separate Berechnung für erwachsene Bäume und heranwachsende Bäume (Saat, Keim und „Setzlings“ - Zeit). Um die Beziehung zwischen Umweltvariablen und Habitat Suitability quantifizieren zu können, wurden Experten dazu befragt. Die Ergebnisse wurde, falls möglich, durch Literaturdaten ergänzt.
Hauptseminar SS 06 Thema: Unsicherheiten im WassermanagementDozent: Prof. M. Matthies Autor: Nils Schuhmacher
14
3. Vorstellung von TUGAI3.3 Das HSI Modul
3.3.2 Das Modell: Gesammeltes Expertenwissen
Hauptseminar SS 06 Thema: Unsicherheiten im WassermanagementDozent: Prof. M. Matthies Autor: Nils Schuhmacher
15
3. Vorstellung von TUGAI3.3 Das HSI Modul
3.3.2 Das Modell: Der fuzzy set approach
Das so gesammelte Wissen wurden mittels eines fuzzy set approach formalisiert.Für jede Umweltvariable wurde eine Suitability Kurve erstelltDie Kurve ordnet jedem möglichen Wert der Umweltvariable einen Suitablity Wert zwischen 0 und 1 zu (fuzzy functions).Der HSI ergibt sich dann aus einer Kombination der Suitability Kurven
Hauptseminar SS 06 Thema: Unsicherheiten im WassermanagementDozent: Prof. M. Matthies Autor: Nils Schuhmacher
16
3. Vorstellung von TUGAI3.3 Das HSI Modul3.3.3 Modellergebnisse
Als Simulationszeitraum wurden die Jahre 1991-1999 gewählt.
Der Grundwasserspiegel wurde auf Basis von Grundwasserdaten aus 15 Messstationen für den Simulationszeitraum interpoliert.
Die Geomorphologie konnte aus dem bereits bestehenden Aral See GIS entnommen werden.
Das Flut Regime (Frequenz, Timing, Dauer) wurde auf Grundlage der Fluten von 1978 u.1998 erstellt.
HSI Ergebnisse für heranwachsende Bäume für das Jahr 1998
Hauptseminar SS 06 Thema: Unsicherheiten im WassermanagementDozent: Prof. M. Matthies Autor: Nils Schuhmacher
17
3. Vorstellung von TUGAI3.3 Das HSI Modul
3.3.4 Validierung
Vergleich der Modellergebnisse mit Satellitenaufnahmen aus dem Jahr 2000
Sensitivitätsanalyse:Ein zusätzlicher Ansatz zur Formalisierung des Expertenwissens wurde gewählt (fuzzy rule-based system), um die Sensitvität für strukturelle Änderungen im Modell zu testen.
Vergleich der HSI Ergebnisse für erwachsene Tugai Formationen im Jahr 1999 mit der aktuellen Verteilung von Tugai Wäldern im Jahr 2000. Die schwarze Farbe zeigt Gebiete mit einem niedrigen HSI Wert an (<0,3) und tatsächlich ex. Tugai Wäldern.
Hauptseminar SS 06 Thema: Unsicherheiten im WassermanagementDozent: Prof. M. Matthies Autor: Nils Schuhmacher
18
Hauptseminar SS 06 Thema: Unsicherheiten im WassermanagementDozent: Prof. M. Matthies Autor: Nils Schuhmacher
19
4. Externe Unsicherheiten abschätzen
Rolle von TUGAI in Entscheidungsprozessen:
Externe Unsicherheiten müssen erkannt werden und können dann in die Szenarioentwicklung einfließen. Die Entwicklung von Szenarien und die anschließende Szenarioanalyse sollen vor allem die Dikussion über Handlungsalternativen anregen.
Hauptseminar SS 06 Thema: Unsicherheiten im WassermanagementDozent: Prof. M. Matthies Autor: Nils Schuhmacher
20
4. Externe Unsicherheiten abschätzen
Beispiel einer Szenarioanalyse: Erhöhte Wasserentnahme durch Afghanistan mit einer Inflow Abnahme im Delta bis zu 14%Vergleich mit einem Referenzszenario soll die Auswirkungen auf das Ökosystem verdeutlichenSimulationszeitraum: 28 Jahre
Ergebnisse:Fluten: Abnahme der Fluterdauer ab 6%; bei 10%-12% verkürzt auf 1 Monat; bei 14% keine Flut mehrHSI: Gemischte Veränderung der Habitat Suitability bei Szenarios bis 12% (u.a. Verschlechterung der südlichen Gebiete, Verbesserung der Sumpfgebiete); allgemeine Verschlechterung bei 14% Szenario.
Hauptseminar SS 06 Thema: Unsicherheiten im WassermanagementDozent: Prof. M. Matthies Autor: Nils Schuhmacher
21
5. Diskussion und Abschluss
Resümee
Das TUGAI Tool stellt ein einfaches Tool zur Szenarioanalyse dar, welches das aktuell verfügbare Wissen über Hydrologie und Ökologie des Delta Gebiets integriert, um eine erste und schnelle Abschätzung von Tendenz und Ausmaß ökologischer Veränderungen, aufgrund geplanter Veränderungen des hydrologischen Regimes, zu geben und den strategischen Planungsprozess zu unterstützen.
Hauptseminar SS 06 Thema: Unsicherheiten im WassermanagementDozent: Prof. M. Matthies Autor: Nils Schuhmacher
22
5. Diskussion und AbschlussKommunikation von Annahmen, Unsicherheiten und Möglichkeiten des Modells.
Zielgruppen: Wissenschaftler und Bevölkerung vor Ort.
Weitere Validerung durch Experten oder auf Grundlage neuer Daten in Zukunft nötig.
Kreativität und Vorstellung über mögliche Zukunften anregen. Das Tool soll ermöglichen, unterschiedliche Sichten und Werte einzubinden (Partizipation). Die Simulationsergebnisse können als objektiver Input für einen Entscheidungsfindungsprozess dienen.
Potential des Modells: Kann für neue Problemstellungen angepasst werden. Soll in ein künftiges EU Projekt für neue Ansätze zum adaptiven Wassermangement unter Unsicherheit eingebunden werden.
Hauptseminar SS 06 Thema: Unsicherheiten im WassermanagementDozent: Prof. M. Matthies Autor: Nils Schuhmacher
23
Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit!!!